CN104685036A - 从天然气流去除重烃 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage

Abstract

一种从天然气进料流去除重烃的方法和设备，该方法包括使用串联的第一和第二烃去除系统，使得该第一系统处理天然气进料流以生产重烃耗尽的天然气流且该第二系统处理来自第一系统的至少一部分重烃耗尽的天然气流以生产贫重烃天然气流，其中所述系统之一是吸附系统，该吸附系统包括用于吸附从而从含有重烃的天然气中去除重烃的一个或多个吸附剂床，且所述系统的另一个是气-液分离系统，该气-液分离系统用于将含有重烃的天然气分离成重烃耗尽的天然气蒸气和重烃富集的液体。

Description

从天然气流去除重烃
相关申请的交叉引用
本申请请求于2012年8月3日(2012.8.3)提交的国际申请第PCT/US2012/049506号，于2012年8月3日(2012.8.3)提交的美国申请第13/565,881号以及于2012年9月12日(2012.9.12)提交的美国申请第13/611,169号(该申请为美国申请第13/565,881号的部分继续申请)的权益，所有这些申请以引用方式并入本文，仿佛在本文中完全阐释。
背景技术
本发明涉及从天然气流中去除重烃(即总共具有六个或更多碳原子的脂族烃和芳香烃-本文中也分别称为C6+烃和芳香族化合物)的方法和设备。在某些优选实施方案中，本发明涉及从天然气流中去除重烃以及将天然气流液化的方法和设备。该天然气流可以是已经贫总共具有3-5个碳原子的脂族烃(本文中也称为C3-C5烃)的流和/或已经贫总共具有2-5个碳原子的脂族烃(本文中也称为C2-C5烃)的流。
在将天然气流液化之前从天然气流中去除重烃是重要的，否则重烃会在液化天然气(LNG)中冻结。也已知可使用温度摇摆吸附(TSA)或使用洗涤塔将包含在天然气进料流中的重烃组分去除。
如本领域所公知的，洗涤塔是一种分离装置，其用于从进料流中去除较低挥发的组分以生产耗尽了所述较低挥发组分的气流。将该进料流(作为气态流或作为二-相，气-液流)引入洗涤塔，在洗涤塔中使之与液体回流流接触。将该回流流引入塔中，引入的位置高于引入进料流的位置，使得液体的下降流与源自进料流的蒸气的上升流逆流接触，从而“洗涤”所述蒸气流(即从蒸气流中去除至少一些较低挥发性组分)。通常，洗涤塔包含一个或多个分离阶段，所述阶段位于引入回流流的位置之下和引入进料流的位置之上，且所述洗涤塔由塔盘、填料、或一些其他形式的插入物(作用于增加上升蒸气与下降回流流之间接触的量和/或持续时间)构成，从而增加流之间的传质。
在处理天然气流的情况下，洗涤塔可有效地将所有重烃组分从流中去除，但是必须在压力低于混合物临界压力下运行以实现气-液相分离。塔的运行压力低于最佳天然气液化压力，这导致更低的液化过程能量效率。此外，洗涤塔稳定运转需要足够的液体(即回流)对蒸气流量比以避免塔干涸。通常通过冷凝一部分来自塔顶的气流以提供用于塔的回流，如果天然气进料特别过于贫C3-C5烃和/或C2-C5烃(即这些组分的浓度过低)，那么对于保持塔内所需的液体对蒸气流量比变得非常能量低效。因此，如果天然气进料贫C3-C5烃和/或C2-C5烃并且含有相对高浓度的重烃，那么常规的洗涤塔技术能量低效。
如本领域所公知的，TSA涉及至少两个步骤。在第一个步骤期间(通常称作“吸附步骤”)，将气态进料流在第一温度下经第一时间段通过一个或多个吸附剂床，在此期间，吸附剂选择性吸附进料的一个或多个组分，从而提供耗尽了吸附组分的气态蒸汽。在所述吸附步骤的最后(通常是当吸附剂接近饱和时)，停止将进料流引入讨论中的床中。然后，在随后的步骤中(通常称作“解吸步骤”或“再生步骤”)，通过在第二温度(更高的温度)下经第二时间段从床中将吸附的组分解吸来使床再生，该第二时间段足以解吸足够多的吸附的组分来使讨论中的一个或多个床用于另一吸附步骤。通常，在再生步骤期间，将另一个气流(称作“再生气体”)通过床来促进解吸并且去除吸附的组分。在一些TSA过程中(常称作温度压力摇摆吸附(或TPSA)过程)，再生步骤也在比吸附步骤期间的压力更低的压力下实施。在大多数TSA过程中，也可以并联使用两个或更多个吸附剂床，吸附床的时间选择在床之间错开，以便在任何点上始终有至少一个床在经历吸附步骤，从而允许连续处理进料流。每个吸附剂床可包含单一类型的吸附剂材料，或可包含多于一种类型的吸附剂材料，并且当存在多于一个床时，不同的床可包含不同的材料(特别是存在两个或更多个床串联排列)。用于选择性吸附重烃的合适的吸附剂材料类型是公知的。
TSA可用于有效地在最佳压力下从天然气流中去除重烃用于随后该流的液化，允许高液化过程能量效率。然而，如果重烃的浓度过高，那么TSA容器尺寸以及再生气体需求变得经济上不可行。因此，只有当重烃的浓度相对低时，TSA才能在天然气液化过程中有效去除重烃。此外，另一复杂因素在于用于烃去除的TSA吸附剂床需要在高温(即450-600℉，232-315℃)下再生。在这些高温下存在吸附重烃裂化与产生焦炭的风险，这将使吸附剂失活并不利于生产力。
本领域现有技术包括文献WO 2009/074737、WO 2007/018677、US 3,841,058和US 5,486,227(它们描述其中使用吸附系统的过程)；以及US 7,600,395、US 5,325,673、WO 2006/061400、US 2006/0042312和US 2005/0072186(它们描述其中使用洗涤塔的过程)。
因此，本领域存对用于从天然气流中去除重烃的改进的方法与设备的需求，特别是天然气流具有相对高的重烃浓度或天然气流确切的组成易于改变和/或未知，使得所述具有(至少有时候)相对高重烃浓度的流存在风险。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供了一种从天然气进料流中去除重烃的方法。该方法包括以下步骤：使用第一重烃去除系统和第二重烃去除系统处理天然气进料流以生产贫重烃天然气流，其中所述第一和第二系统串联使用，使得第一系统处理天然气进料流以生产重烃耗尽的天然气流，且第二系统处理至少一部分来自第一系统的重烃耗尽的天然气流以生产贫重烃天然气流，且其中所述系统之一是吸附系统，所述吸附系统包括用于吸附重烃从而将重烃从含有重烃的天然气中去除的一个或多个吸附剂床，且所述系统的另一个是气-液分离系统，其用于将含有重烃的天然气分离成重烃耗尽的天然气蒸气和重烃富集的液体。
该气-液分离系统可以为任何类型的系统，其适用于将含有重烃的天然气(通常为部分冷凝的含有重烃的天然气)分离成重烃耗尽的天然气蒸气和重烃富集的液体。例如，气-液分离系统可包含汽提塔、洗涤塔或分相器。然而，该气-液分离系统优选包含汽提塔或分相器。
该吸附系统可以为任何类型的系统，其包括一个或多个吸附剂床，所述吸附剂床适合于吸附重烃从而从含有重烃的天然气中去除重烃。然而，该吸附系统优选包含温度摇摆吸附(TSA)系统。
如用于本文的(关于流的)术语“部分”，除非另外指定，则指流的部分，优选为分割部分。流的分割部分是通过将所述流分割为两个或更多个部分获得的流的部分，所述部分保留了与从中将它们分割的所述流相同的分子组成(即具有相同的组分，处于相同的摩尔分数)。因此，例如，在本发明的第一方面，优选的情况是第二重烃去除系统处理来自第一重烃去除系统中的整个重烃耗尽的天然气流，或者处理来自第一重烃去除系统中的重烃耗尽的天然气流的分割部分。
存在于天然气进料流中的待去除的重烃组分包括一种或多种烃，所述烃选自：总共具有六个或更多个碳原子的脂族烃；以及芳香族烃。从第二重烃去除系统中得到的贫重烃天然气流相对于天然气进料流耗尽这些重烃组分中的每一种，使得贫重烃天然气流中的这些组分中的每一种的摩尔分数都少于在天然气进料流中。得自第一重烃去除系统的重烃耗尽的天然气流相对于天然气进料流耗尽这些重烃组分中的至少一些，使得重烃耗尽的天然气流中这些组分的总浓度(即这些组分的组合摩尔分数)少于在天然气进料流中，不过当然不像在从第二重烃去除系统(通过从重烃耗尽的天然气流中去除重烃)中所得到的贫重烃天然气流中那样低。优选地，从第一重烃去除系统得到的重烃耗尽的天然气流相对于天然气进料流耗尽这些重烃组分中的每一种。
在某些实施方案中，该方法可以用于从天然气进料流中去除重烃，所述进料流具有会使单独使用TSA系统或单独使用洗涤塔处理存在问题的组成。例如：该天然气进料流可以贫总共具有3-5个碳原子的脂族烃，例如进料流中的任何及所有C3-C5烃的总浓度(即进料流中的任何及所有C3-C5烃的浓度合在一起时)为5摩尔%或更少，或3摩尔%或更少，或2摩尔%或更少，或1摩尔%或更少；和/或天然气进料流可以贫总共具有2-5个碳原子的脂族烃，例如进料流中任何及所有C2-C5烃的总浓度(即进料流中的任何及所有C2-C5烃的浓度合在一起时)为10摩尔%或更少，或5摩尔%或更少，或4摩尔%或更少。同样，天然气进料流可以(或者或另外)具有相对高浓度的重烃，例如天然气进料流具有的重烃组分的总浓度为100ppm或更多，或250ppm或更多(即进料流中所有芳香族化合物以及C6+脂族烃的浓度合在一起总共为100ppm或更多，或250ppm或更多)。
在某些优选的实施方案中，该方法进一步包括将至少一部分贫重烃天然气流液化以生产液化天然气流。
在优选的实施方案中，贫重烃天然气流的组成使得依然存在于所述流中的任何及所有重烃在所述流中存在的浓度低于(最优选远低于)它们在液化天然气流的温度下各自的固溶度限值。
在一个实施方案中，该气-液分离系统是第一重烃去除系统，且该方法包括以下步骤：将天然气进料流引入到气-液分离系统并将天然气进料流分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流；并将至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流通过吸附系统的一个或多个床从中吸附重烃，从而生产贫重烃天然气流。该方法可进一步包括将天然气进料流冷却，随后将所述流引入到气-液分离系统中，并将重烃耗尽的天然气蒸气流加热温热，随后将所述流或其一部分通过吸附系统的一个或多个床，其中在节能热交换器中通过天然气进料流与重烃耗尽的天然气蒸气流之间的间接热交换来将天然气进料流冷却和将重烃耗尽的天然气蒸气流温热。或者，该方法可以进一步包括将重烃耗尽的天然气蒸气流温热，随后将所述流或其一部分通过吸附系统的一个或多个床，并冷却至少一部分贫重烃天然气流以生产冷却的贫重烃天然气流，其中在节能热交换器中通过重烃耗尽的天然气蒸气流与至少一部分贫重烃天然气流之间的间接热交换来将重烃耗尽的天然气蒸气流温热和将至少一部分贫重烃天然气流冷却。
在一个备选实施方案中，该吸附系统是第一重烃去除系统，且该方法包括以下步骤：将天然气进料流通过吸附系统的一个或多个床以从中吸附重烃，从而生产重烃耗尽的天然气流；以及将至少一部分重烃耗尽的天然气流引入到气-液分离系统中并将所述流或其一部分分离成重烃进一步耗尽的天然气蒸气流，从而提供贫重烃天然气流和重烃富集的液体流。
根据本发明的第二方面，提供了用于从天然气进料流中去除重烃的设备，该设备包括第一重烃去除系统和第二重烃去除系统，所述系统用于处理天然气进料流以生产贫重烃天然气流，其中所述第一和第二系统以流体流动连通方式彼此连接并串联排列，使得在使用时第一系统处理天然气进料流以生产重烃耗尽的天然气流，且第二系统处理来自第一系统的至少一部分重烃耗尽的天然气流以生产贫重烃天然气流，且其中所述系统之一是吸附系统，该吸附系统包括用于吸附从而将重烃从含有重烃的天然气中去除的一个或多个吸附剂床，且所述系统的另一个是气-液分离系统，该系统用于将含有重烃的天然气分离为重烃耗尽的天然气蒸气和重烃富集的液体。
根据本发明第二方面的设备适于实施根据本发明第一方面的方法。因此，根据第二方面的设备的优选实施方案由根据第一方面方法的优选实施方案的上述讨论而显而易见。特别地：
优选地，该气-液分离系统包括汽提塔或分相器。
优选地，该吸附系统包括温度摇摆吸附系统。
优选地，该设备还包括与第二重烃去除系统以流体流动连通方式连接的液化器，该液化器用于接收和液化至少一部分贫重烃天然气流以生产液化天然气流。
在一个实施方案中，该气-液分离系统是第一重烃去除系统，且该设备包括：用于接收天然气进料流并将其分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流的气-液分离系统，以及与气-液分离系统流体流动连通的吸附系统，该吸附系统用于接收至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流，并包括一个或多个吸附剂床，该吸附剂床用于从所述至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流中吸附重烃，从而生产贫重烃天然气流。该装置可进一步包括节能热交换器，用于通过天然气进料流与重烃耗尽的天然气蒸气流之间的间接热交换，将天然气进料流冷却，随后将所述流引入到气-液分离系统，以及将重烃耗尽的天然气蒸气流温热，随后将所述流或其一部分通过吸附系统的一个或多个床。或者，该设备可进一步包括节能热交换器，用于通过重烃耗尽的天然气蒸气流与至少一部分贫重烃天然气流之间的间接热交换，将重烃耗尽的天然气蒸气流温热，随后将所述流或其一部分通过吸附系统的一个或多个床，以及将至少一部分贫重烃天然气流冷却。
在一个备选实施方案中，该吸附系统是第一重烃去除系统，且该设备包括：用于接收天然气进料流的吸附系统，该吸附系统包括用于从天然气进料流中吸附重烃从而生产重烃耗尽的天然气流的一个或多个吸附剂床；和与吸附系统流体流动连通的气-液分离系统，该系统用于接收至少一部分重烃耗尽的天然气流并将所述流或其一部分分离为重烃富集的液体流和重烃进一步耗尽的天然气蒸气流，后者提供贫重烃天然气流。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于从天然气流中去除重烃以及将天然气流液化的方法，该方法包括：将天然气流通过吸附系统，该吸附系统包括用于吸附从而将重烃从天然气流中去除从而提供重烃耗尽的天然气流的一个或多个吸附剂床；将重烃耗尽的天然气流液化以生产液化天然气流；以及通过将从液化天然气中得到的闪蒸气或蒸发气通过所述一个或多个床来使温度摇摆吸附系统的一个或多个床再生。优选吸附系统为温度摇摆吸附系统，在再生期间所述一个或多个床的温度高于从天然气中吸附重烃期间所述一个或多个床的温度。
本发明优选的方面包括以下方面，编号#1至#33。
#1. 一种从天然气进料流去除重烃的方法，所述方法包括以下步骤：使用第一重烃去除系统和第二重烃去除系统来处理天然气进料流以生产贫重烃天然气流，其中所述第一和第二系统串联使用，使得该第一系统处理天然气进料流以生产重烃耗尽的天然气流且该第二系统处理至少一部分来自第一系统的重烃耗尽的天然气流以生产贫重烃天然气流，且其中所述系统之一是吸附系统，该吸附系统包括用于吸附从而从含有重烃的天然气中去除重烃的一个或多个吸附剂床，且所述系统的另一个是气-液分离系统，该气-液分离系统用于将含有重烃的天然气分离成重烃耗尽的天然气蒸气和重烃富集的液体。
#2. 方面#1的方法，其中所述气-液分离系统包括汽提塔或分相器。
#3. 方面#1或#2的方法，其中所述方法进一步为生产液化天然气流的方法，且进一步包括液化至少一部分所述贫重烃天然气流以生产液化天然气流。
#4. 方面#1至#3任一项的方法，其中所述气-液分离系统是所述第一重烃去除系统，所述方法包括以下步骤：
将天然气进料流引入到气-液分离系统中并将天然气进料流分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流；和
将至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流通过吸附系统的一个或多个床以从中吸附重烃，从而生产贫重烃天然气流。
#5. 方面#4的方法，其中所述方法进一步包括在将天然气进料流引入气-液分离系统之前将所述天然气进料流冷却，以及在将重烃耗尽的天然气蒸气流或其一部分通过吸附系统的一个或多个床之前将所述重烃耗尽的天然气蒸气流温热。
#6. 方面#5的方法，其中在节能热交换器中通过天然气进料流与重烃耗尽的天然气蒸气流之间的间接热交换将天然气进料流冷却以及将重烃耗尽的天然气蒸气流温热。
#7. 方面#6的方法，其中在将天然气进料流引入气-液分离系统之前，通过天然气进料流的膨胀和/或通过与一个或多个其他流的直接或间接热交换将所述天然气进料流进一步冷却。
#8. 方面#6或#7的方法，其中所述方法进一步包括液化至少一部分贫重烃天然气流。
#9. 方面#5的方法，其中所述方法进一步包括冷却至少一部分贫重烃天然气流以生产冷却的贫重烃天然气流，且其中在节能热交换器中通过重烃耗尽的天然气蒸气流与至少一部分贫重烃天然气流之间的间接热交换将重烃耗尽的天然气蒸气流温热并将至少一部分贫重烃天然气流冷却。
#10. 方面#9的方法，其中所述方法进一步包括液化所述冷却的贫重烃天然气流。
#11. 方面#10的方法，其中将所述天然气进料流冷却并将冷却的贫重烃天然气流在液化器中液化，将所述天然气进料流引入所述液化器的热端并从所述液化器的中间位置取出，和将所述冷却的贫重烃天然气流引入所述液化器的中间位置并从所述液化器的冷端取出。
#12. 方面#4至#11任一项的方法，其中所述气-液分离系统是汽提塔，所述方法进一步包括将洗提气体引入汽提塔，引入的位置低于将天然气进料流引入汽提塔的位置。
#13. 方面#6至#8任一项的方法，其中所述气液分离系统是汽提塔，所述方法进一步包括将洗提气体引入汽提塔，引入的位置低于将天然气进料流引入汽提塔的位置，且其中所述洗提气体包括一种或多种选自以下的气体：在将天然气进料流冷却并引入汽提塔之前从所述天然气进料流取得的天然气；在节能热交换器中温热的重烃耗尽的天然气流的一部分；贫重烃天然气流的一部分；由重烃富集的液体流的所有或一部分再沸而获得的气体；和从液化天然气获得的闪蒸气或蒸发气。
#14. 方面#9至#11任一项的方法，其中所述气液分离系统是汽提塔，所述方法进一步包括将洗提气体引入汽提塔，引入的位置低于将天然气进料流引入汽提塔的位置，且其中所述洗提气体包括一种或多种选自以下的气体：在将天然气进料流冷却并引入汽提塔之前从所述天然气进料流取得的天然气；未在节能热交换器中冷却的一部分贫重烃天然气流；在节能热交换器中温热的重烃耗尽的天然气流的一部分；由重烃富集的液体流的所有或一部分再沸而获得的气体；和从液化天然气获得的闪蒸气或蒸发气。
#15. 方面#4至#14任一项的方法，其中所述吸附系统是温度摇摆吸附系统，且该方法进一步包括使气体通过温度摇摆吸附系统的一个或多个床而使所述一个或多个床再生，所述气体选自贫重烃天然气流的一部分或从液化天然气获得的闪蒸气或蒸发气，再生期间所述一个或多个床的温度高于在从重烃耗尽的天然气蒸气流或其一部分吸附重烃期间所述一个或多个床的温度。
#16. 方面#15的方法，其中所述方法进一步包括将在所述一个或多个床的再生期间得自所述温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体冷却并分离成液相和气相，以及将该气相再循环到天然气进料流中，随后将其引入所述气-液分离系统。
#17. 方面#15的方法，其中所述气液分离系统是汽提塔，且该方法进一步包括将在所述一个或多个床的再生期间得自所述温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体冷却并分离成液相和气相，并将该气相作为洗提气体引入该汽提塔中，引入的位置低于将天然气进料流引入汽提塔的位置。
#18. 方面#1至#3任一项的方法，其中所述吸附系统是所述第一重烃去除系统，该方法包括以下步骤：
将天然气进料流通过所述吸附系统的一个或多个床以从中吸附重烃，从而生产重烃耗尽的天然气流；和
将所述重烃耗尽的天然气流的至少一部分引入气-液分离系统并将所述流或其一部分分离成重烃进一步耗尽的天然气蒸气流，从而提供贫重烃的天然气流，和重烃富集的液体流。
#19. 方面#18的方法，其中所述方法进一步包括将引入到气-液分离系统中的所述重烃耗尽的天然气流或其一部分冷却，随后将所述流或其一部分引入气-液分离系统。
#20. 方面#19的方法，其中所述方法进一步包括液化所述贫重烃天然气流。
#21. 方面#20的方法，其中在液化器中将重烃耗尽的天然气流或其一部分冷却并将贫重烃天然气流液化，将该重烃耗尽的天然气流或其一部分引入到液化器的热端并从该液化器的中间位置取出，以及将所述贫重烃天然气流引入该液化器的中间位置并从该液化器的冷端取出。
#22. 方面#18至#21任一项的方法，其中所述气液分离系统是汽提塔，该方法进一步包括将洗提气体引入该汽提塔，引入的位置低于将重烃耗尽的天然气流或其一部分引入该汽提塔的位置。
#23. 方面#22的方法，其中该洗提气体包括一种或多种选自以下的气体：在将天然气进料流通过吸附系统的一个或多个床之前从所述天然气进料流中取得的天然气；重烃耗尽的天然气流的一部分；由重烃富集的液体流的所有或一部分再沸获得的气体；以及得自液化天然气的闪蒸气或蒸发气。
#24. 方面#18至#23任一项的方法，其中所述吸附系统是温度摇摆吸附系统，且该方法进一步包括使气体通过温度摇摆吸附系统的一个或多个床而使所述一个或多个床再生，所述气体选自重烃耗尽的天然气流的一部分或从液化天然气获得的闪蒸气或蒸发气，再生期间所述一个或多个床的温度高于在从天然气进料流吸附重烃期间所述一个或多个床的温度。
#25. 方面#24的方法，其中该方法进一步包括将在所述一个或多个床的再生期间得自温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体冷却并分离成液相和气相，并将该气相再循环到所述天然气进料流中，随后将所述流通过该温度摇摆吸附系统的一个或多个床。
#26. 方面#24的方法，其中该气液分离系统是汽提塔，且该方法进一步包括将洗提气体引入该汽提塔，引入的位置低于将所述重烃耗尽的天然气流或其一部分引入汽提塔的位置，其中所述洗提气体包括：在所述一个或多个床的再生期间得自所述温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体；或通过将在所述一个或多个床的再生期间得自所述温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体冷却并分离成液相和气相所获得的气相。
#27. 方面#1至#26任一项的方法，其中所述天然气进料流贫总共具有3-5个碳原子的脂族烃，和/或贫总共具有2-5个碳原子的脂族烃。
#28. 用于从天然气进料流去除重烃的设备，该设备包括第一重烃去除系统和第二重烃去除系统，所述设备用于处理天然气进料流以生产贫重烃天然气流，其中所述第一和第二系统以流体流动连通方式彼此连接并串联排列，使得在使用中该第一系统处理所述天然气进料流以生产重烃耗尽的天然气流且该第二系统处理至少一部分来自所述第一系统的重烃耗尽的天然气流以生产贫重烃天然气流，以及其中所述系统之一是吸附系统，该吸附系统包括用于吸附从而从含有重烃的天然气中去除重烃的一个或多个吸附剂床，且所述系统的另一个是气-液分离系统，该系统用于将含有重烃的天然气分离成重烃耗尽的天然气蒸气和重烃富集的液体。
#29. 根据方面#28的设备，其中该气-液分离系统包括汽提塔或分相器。
#30. 根据方面#28或#29的设备，其中该设备进一步用于生产液化天然气流，且进一步包括与所述第二重烃去除系统以流体流动连通方式连接的液化器，该液化器用于接收和液化至少一部分所述贫重烃天然气流以生产液化天然气流。
#31. 根据方面#28至#30任一项的设备，其中气-液分离系统是该第一重烃去除系统，该设备包括：
气-液分离系统，该系统用于接收所述天然气进料流并将其分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流；
吸附系统，该吸附系统与气-液分离系统流体流动连通，用于接收至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流，并包括一个或多个吸附剂床，该吸附剂床用于从所述至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流中吸附重烃，从而生产贫重烃天然气流；和
节能热交换器，该节能热交换器用于通过天然气进料流与重烃耗尽的天然气蒸气流之间的间接热交换冷却所述天然气进料流，随后将所述流引入气-液分离系统，以及温热所述重烃耗尽的天然气蒸气流，随后将所述流或其一部分通过所述吸附系统的一个或多个床。
#32. 根据方面#28至#30任一项的设备，其中所述气-液分离系统是所述第一重烃去除系统，该设备包括：
气-液分离系统，该系统用于接收所述天然气进料流并将其分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流；
吸附系统，该系统与气-液分离系统流体流动连通，用于接收至少一部分所述重烃耗尽的天然气蒸气流，并包括一个或多个吸附剂床，所述一个或多个吸附剂床用于从所述至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流中吸附重烃，从而生产贫重烃天然气流；和
节能热交换器，该节能热交换器用于通过重烃耗尽的天然气蒸气流和至少一部分贫重烃天然气流之间的间接热交换温热所述重烃耗尽的天然气蒸气流，随后将所述流或其一部分通过所述吸附系统的一个或多个床，以及冷却所述至少一部分贫重烃天然气流。
#33. 根据方面#28至#30任一项的设备，其中所述吸附系统是所述第一重烃去除系统，该设备包括：
吸附系统，所述吸附系统用于接收天然气进料流，并包括一个或多个吸附剂床，所述一个或多个吸附剂床用于从所述天然气进料流中吸附重烃，从而生产重烃耗尽的天然气流；和
气-液分离系统，该气-液分离系统与所述吸附系统流体流动连通，用于接收至少一部分所述重烃耗尽的天然气流并将所述流或其一部分分离成重烃富集的液体流和重烃进一步耗尽的天然气蒸气流，后者提供贫重烃天然气流。
附图简述
图1(a)至(f)描述了本发明的第一组实施方案，其中使用气-液分离系统并排列在吸附系统的上游且与之串联，以将重烃从天然气进料流中去除；
图2(a)至(d)描述了本发明的第二组实施方案，其中使用气-液分离系统并排列在吸附系统的上游且与之串联，以将重烃从天然气进料流中去除；
图3(a)至(d)描述了本发明的第三组实施方案，其中使用吸附系统并排列在气-液分离系统的上游且与之串联，以将重烃从天然气进料流中去除；以及
图4为一个图表，该图表绘制了串联使用吸附系统与气-液分离系统以将重烃从天然气进料流中去除对比单独使用洗涤塔以将重烃从天然气进料流中去除的结果。
详述
在某些方面，本发明涉及一种方法和设备，其中结合使用吸附系统与气-液分离系统以有效地将重烃(例如，一种或多种C6+烃和/或芳香族化合物)从天然气流中去除。
当天然气具有贫C3-C5组分和/或贫C2-C5组分的组成，并且含有相对高水平的重烃时，任何单独采用TSA系统或洗涤塔的重烃去除方案都是低效或低能效的。发明人发现这个问题可以通过结合使用吸附系统(优选TSA系统)和气-液分离系统(优选包括分相器或汽提塔)来解决。
特别的，根据本发明的方法和设备可以通过使分相器或汽提塔(或其他气-液分离系统)在相较于传统洗涤塔更高的压力下运行来提高液化过程的能量效率。
此外，当LNG生产厂具有来自不同气田或者被重组分污染的天然气时，该LNG厂面临不确定的重烃水平的挑战。根据本发明的方法和设备能够使LNG厂在宽重烃浓度范围内避免冻结问题，因此，在处理不确定或变化的气体组成时提供了工厂操作灵活性。
此外，在根据本发明的方法和设备中，TSA(或其他吸附)系统的吸附床上的载荷由于以下事实而降低，一些重烃在气-液分离系统中被去除，这降低了所述一个或多个床高温(例如450-600℉，232-315℃)再生期间发生在TSA系统的一个或多个床上的重烃裂化的风险，否则这种裂化会导致床失活。
在本方法和设备中，串联使用吸附系统和气-液分离系统以处理天然气流以从中去除重烃。
可将该吸附系统置于气-液分离系统的下游，使得该气-液分离系统去除大部分重烃并控制吸附系统入口处重烃的量，该吸附系统随后将剩余的重烃去除到防止随后在天然气液化期间冻结的必要或可接受的水平。
或者，可将该吸附系统置于气-液分离系统的上游，使得该吸附系统去除大部分重烃，以及该气-液分离系统将剩余的重烃去除到防止随后在天然气液化期间冻结的必要或可接受的水平。在这种情况下，通向气-液分离系统的天然气流的组成通过吸附系统设计和容量来控制。
该吸附系统以及气-液分离系统可安装为前端(front-end)重烃去除单元，所述单元在天然气流进入单独的液化单元前处理天然气。或者，可将吸附系统和气-液分离系统结合到液化单元中。
通常(且部分取决于诸如天然气流的初始温度以及气-液分离系统在吸附系统上游或下游的因素)，该气-液分离系统会需要制冷以将进料到气-液分离系统的流部分冷凝。如以下更详细讨论的，这种制冷可以按多种方式提供，包括但不局限于：通过焦耳-汤姆孙效应(即通过等焓或很大程度上等焓的流膨胀)提供制冷；在天然气液化器一部分中通过间接热交换将流冷却；通过在另一个热交换器中的间接热交换(相对于另一个过程流和/或相对于单独的制冷剂，例如混合制冷剂)将流冷却；或加入LNG以通过直接热交换将流冷却。
现在将单独经由实施例，参考附图描述本发明的多个优选实施方案，图1(a)-(f)描述第一组，图2(a)-(d)描述第二组，和图3(a)-(d)描述第三组。在附图中，为了清楚和简洁，当多于一个附图共有一个特征时，该特征在每个附图中以相同的附图标记指定。
图1(a)-(f)
在图1(a)-(f)描述的第一组实施方案中，气-液分离系统位于吸附系统上游，使得该气-液分离系统处理天然气进料流(从中去除重烃)以生产重烃耗尽的天然气流，且该吸附系统处理至少一部分来自气-液分离系统的重烃耗尽的天然气流以生产期望的贫重烃天然气流。
更具体地，在第一组实施方案中，将该天然气进料流在节能热交换器中冷却并随后引入到气-液分离系统中且分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流。之后将该重烃耗尽的天然气蒸气流在节能热交换器中通过与天然气进料流的间接热交换而温热。将所得到的温热的重烃耗尽的天然气蒸气流或其一部分随后通过吸附系统的一个或多个床以从中吸附重烃，从而进一步降低在所述流或其一部分中重烃的浓度(从而提供所期望的贫重烃天然气流)。
现在参考图1(a)，显示了一个具体实施方案，其中串联使用了汽提塔和温度摇摆吸附系统以将重烃从天然气进料流中去除。将富甲烷的天然气进料流(100)首先通过节能热交换器(10)，在其中通过与重烃耗尽的天然气蒸气流(104)的热交换将该富甲烷天然气进料流冷却，以下对此作出更详细描述。将冷却的天然气进料流(101)随后通过焦耳-汤姆孙(J-T)阀(20)经由减压进一步冷却。随后将该进一步冷却并且此时部分冷凝的天然气进料流(102)引入到汽提塔(30)中。
该汽提塔(30)可以具有任何合适的设计。如本领域所公知的，在汽提塔中，将冷凝或部分冷凝的进料流(在这种情况下为部分冷凝的天然气进料流)引入到汽提塔中，使之与洗提气体相接触。将进料气引入到气体塔中的位置高于将洗提气体引入的位置，使得来自进料流的液体的下降流与洗提气体的上升流逆流接触，从而“汽提”所述低挥发性组分的液体。通常，该汽提塔含有一个或多个分离阶段，该阶段位于引入进料流的位置与引入洗提气体的位置之间，并由塔盘、填料、或一些其他形式的插入物(作用于增加进料液体和汽提气体流之间的接触量和/或时间)构成，从而增加流之间的传质。通常，高于将进料流引入汽提塔的位置没有分离阶段。
在图1(a)描述的实施方案中，将该进一步冷却并部分冷凝的天然气进料气(102)引入到汽提塔(30)的顶部，和将洗提气体(109)引入到汽提塔的底部，该汽提塔包括一个或多个分离阶段，所述阶段位于天然气进料流与洗提气体的进料位置之间。用于汽提塔的洗提气体可以来自任意的多种不同来源，如参考图1(c)进一步详细描述的，但是在图1(a)中所描述的特定实施方案中，它包括在节能热交换器(10)上游从天然气进料流(100)取得的天然气流(109)。
该汽提塔(30)将部分冷凝的天然气进料流(102)分离成重烃耗尽的天然气蒸气流(104)(从汽提塔顶部取出)与重烃富集的液体流(103)(从汽提塔底部去除)。任选地，若期望将重烃富集的液体流(103)的温度升高或将所述流中的甲烷含量降低，可将进入到汽提塔(30)的洗提气体(109)的温度用加热器(未显示)调节。
如以上所述，将从汽提塔(30)顶部取出的重烃耗尽的天然气蒸气流(104)随后通过节能热交换器(10)以从中回收制冷并冷却天然气进料流(100)。随后将来自节能热交换器(10)的此时温热的重烃耗尽的天然气蒸气流(105)送入温度摇摆吸附系统(40)，该系统包括对天然气流的重烃组分有选择性(即优先吸附流中的重烃组分)的一个或多个吸附剂床。有多个床时，这些床可以并联和/或串联排列。将重烃耗尽的天然气蒸气流(105)通过一个或多个所述床以进一步降低(降到可接收的水平)所述流中重烃的浓度并提供期望的贫重烃天然气流(107)。
随后可以将该贫重烃天然气流(107)作为天然气进料(107)供给到天然气液化系统(90)并液化以提供LNG流(110)。随后可将被吸附剂吸附的重烃在吸附剂再生步骤中去除(图1(a)中未显示)。
现在参考图1(b)，在一个备选实施方案中，可以使用分相器(31)(代替图1(a)中所描述的实施方案中所使用的汽提塔)将部分冷凝的天然气进料流(102)分离成重烃耗尽的天然气蒸气(104)(从分相容器顶部取出)和重烃富集的液体(103)(从容器底部取出)。
如本领域所公知，分相器与汽提塔的区别在于，在分相器中，使部分冷凝的进料简单地(例如通过重力)分离成它的液相和大体积气相，不与任何另外的洗提气体或回流流接触。因此，相较于图1(a)中的汽提塔(30)，图1(b)中的分相器(31)不含有分离阶段(即用于增加逆流流间传质的塔盘或填料)，并且没有使洗提气体产生并提供给分相器。相较于图1(a)中所描述的实施方案，图1(b)中的实施方案具有的优点为更低的资本成本，但是缺点在于在重烃富集的液体流(103)中损失了更多的甲烷。
如以上所述，图1(a)(和图1(b))中所描述的实施方案使用J-T阀(20)以提供另外的制冷(即由节能热交换器(10)所提供的制冷外的制冷)，该制冷用于部分冷凝进入到汽提塔(30)(或分相器(31)中)的天然气进料流(102)。但是，除此之外或者替代地，也可使用其他选择。此外，如以上所提到的，代替使用取自节能热交换器(10)上游的天然气进料流(100)的天然气(109)作为用于汽提塔(30)的洗提气体或除此之外，也可以使用其他洗提气体来源。在图1(c)中进一步说明了这些变化。
因此，现在参考图1(c)，在其他的实施方案中，用于将进入到汽提塔(30)的天然气进料流(102)部分冷凝的另外的制冷可以通过另一个流来提供，所述流比离开节能热交换器(10)的冷却的天然气进料流(101)更冷。例如，可通过在热交换器(21)中与制冷剂流(130，131)(例如混合制冷剂流)的间接热交换冷却该天然气进料流。可将这个热交换器安排为和节能热交换器(10)单元和天然气液化器(90)单元分开的单元，如图1(c)所示，或者该热交换器可与节能热交换器(10)和天然气液化器(90)其中之一或两者相结合作为单个单元。备选或另外，可通过直接热交换(如通过将冷流(133)直接注入到天然气流(101，102)中)冷却天然气进料流。在直接注射的情况下，可能的是该冷流(133)本身由流(132)获得，所述流(132)通过J-T阀(82)经由压力降低而进一步冷却。用于直接注入到天然气进料流中的冷流(132，133)的合适的来源可以为，例如一部分得自液化器(90)的LNG，其压力已在液体泵(未显示)中升高。
同样的，已参考图1(c)，在其他的实施方案中，供给汽提塔(30)的洗提气体(129)可包括以下一种或多种：在节能热交换器(10)上游从天然气进料流(100)中取得的天然气流(109)(如关于图1(a)已描述的)；来自节能热交换器(10)的温热的重烃耗尽的天然气流(105)的一部分(119)；或来自温度摇摆吸附系统(40)的贫重烃天然气流(106)的一部分(108)(在这种情况下，只有所述贫重烃天然气流(106)的一部分(107)随后被送入液化器(90)中液化)。当重烃耗尽的天然气流(105)的一部分(119)和/或贫重烃天然气流(106)的一部分(108)用作洗提气体(129)时，这些可以首先需要在压缩机(75)中进行压缩之后再用作洗提气体(129)。优选洗提气体(或至少一些洗提气体)为取自天然气进料流(100)的天然气(109)，因为通常天然气进料流所处的压力高于汽提塔底部的压力，并且因此从该流中取得的天然气通常将不再需要任何压缩以用作洗提气体。
参考图1(d)和(e)，在使用了汽提塔(30)的实施方案中，也可通过汽提塔回收吸附系统(40)的一个或多个床的再生期间产生的一些气体。如图1(d)和1(e)所示，该吸附系统可包括例如两个，或更多并联的床(40A和40B)，其中当一个床(40A)在经历吸附步骤时，即从重烃耗尽的天然气蒸气流(105)中吸附重烃时，另一个床(40B)正在进行再生，将再生气在这个再生步骤期间通过床以帮助从床中将先前吸附步骤中所吸附的重烃脱附和去除(再生步骤期间床的温度高于吸附步骤期间床的温度)。
通过经历再生步骤的床(40B)的再生气可包括例如得自经历吸附步骤的床(40A)的出口的贫重烃天然气(106)的一部分(120)，所述天然气(106)。备选或另外，该再生气可包括例如闪蒸气或蒸发气的流(111)，所述流得自LNG流(110)的处理或储存(例如在LNG储存设备(91)中)且首先在压缩器(92)中经压缩。需要注意的是，如图1(d)所说明，所述压缩的闪蒸气或蒸发气可另外或备选用作用于汽提塔(30)的所有或一部分洗提气体(112)，所述压缩的闪蒸气或蒸发气可在上面讨论的任何以及所有洗提气体来源之外使用或者作为其替代。
在吸附系统的一个床(40B)或多个床的再生期间离开床的解吸气流(121)(其压力一般处于或低于进入汽提塔(30)的天然气进料流(102)的压力)可随后在冷却器(60)中冷却并部分冷凝，并在分相器(70)中相分离成含有大多数重烃的液体冷凝物流(124)和天然气蒸气流(125)。
如图1(d)所示，可将该回收的天然气蒸气流(125)在压缩器(50)中再压缩并在另一个冷却器(80)中冷却，并可随后通过再次引入汽提塔(30)而再循环，所引入的位置低于天然气进料流(102)，从而提供又一种另外或备选的洗提气体来源。压缩器(50)之后的冷却器(80)是任选的，并可用于控制进入汽提塔的回收的天然气流(125)的温度。或者，如图1(e)所示，可将该回收的天然气蒸气流(125)通过再循环进入天然气进料流(100)(例如在进料气增压压缩器(51)的上游)而回收。在进料气增压压缩机(51)和节能热交换器(10)之间可存在多种设备(总的表示为单元55)，例如干燥器、冷却器等等。
虽然图1(d)和1(e)只描述了两个并联吸附床(40A和40B),但这仅仅是出于简洁的缘故，在实际中，这些图中描述的方法可以使用单个或多个并联或串联的吸附床来执行。
同样需要注意的是，以上所描述的方法和设备(其中TSA系统的一个或多个床使用含有得自LNG流的闪蒸气或蒸发气的气体再生)同样可以应用于其他形式的再生吸附系统(如PSA系统)，以及甚至是用于将重烃从天然气流中去除(其中独立使用吸附系统(即不与气-液分离系统相结合)或与任何其他系统相结合)的方法和设备。
最后，参考图1(f)，显示了另一个实施方案，不同于图1(d)中所描述的，区别在于汽提塔(30)包括了至少两个分离阶段，使得高于和低于回收的天然气流(125)进入汽提塔的进入点都有分离阶段(因此，两个阶段都低于天然气进料流(101)的进入点)。
同样如该图所示，通往汽提塔(30)的洗提气体的又一个来源可以通过使用位于塔低部的再沸器(90)来提供，该再沸器使从汽提塔底部获得的一部分重烃富集的液体流(103)再沸，随后将该再沸部分再次引入底部作为洗提气体。用于再沸器的热源可以是蒸汽、热油、电力、或任何比回到塔中的期望的蒸气温度更热的流。使用这样的再沸器可同样应用于任何其中使用汽提塔的前述实施方案中。
图2(a)-(d)
在图2(a)-(d)描述的第二组实施方案中，气-液分离系统再次位于吸附系统的上游，使得该气-液分离系统处理天然气进料流(从中去除重烃)以生产重烃耗尽的天然气流，且吸附系统处理至少一部分来自气-液分离系统的重烃耗尽的天然气流以生产期望的贫重烃天然气流。然而，相较于第一组实施方案(图1(a)-(f)中所描述)，第二组实施方案(图2(a)-(d)中所描述)的不同在于将进入气-液分离系统的天然气进料流冷却并将来自气-液分离系统的重烃耗尽的天然气蒸气流温热的方式。
更具体的，在第二组实施方案中，将该天然气进料流再次引入到气-液分离系统并分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流，以及将该重烃耗尽的天然气蒸气流或其一部分通过吸附系统的一个或多个床以从中吸附重烃，从而进一步降低所述流中的重烃浓度(从而提供期望的贫重烃天然气流)。然而，在第二组实施方案中，在节能热交换器中通过与至少一部分从吸附系统中获得的贫重烃天然气流的间接热交换将重烃耗尽的天然气蒸气流温热(因此，至少一部分贫重烃天然气流也在所述节能热交换器中冷却以提供冷却的贫重烃天然气流)，随后将所述流或其一部分通过吸附系统的一个或多个床。
由于以下事实：在第二组实施方案中，由重烃耗尽的天然气蒸气流中回收的制冷在节能热交换器中转移到了至少一部分贫重烃天然气流中，而不是(如在第一组实施例中)转移到天然气进料流中，因此在第二组实施方案中，获得(相较在第一组实施方案中所获得的贫重烃天然气流)更低温度的贫重烃天然气流，但是需要另外的用于天然气进料流的制冷源(以“替换”在第一组实施方案中通过节能热交换器供给天然气进料流的制冷)。
因此，相较于第一组实施方案(其中优选的情形是通过引入天然气液化器热端和从冷端取出而将贫重烃天然气流液化)，在第二组实施方案中，优选的情形是，通过引入到天然气液化器的热端和将其从天然气液化器的中间位置取出来冷却天然气进料流，之后将该天然气进料流引入气-液分离系统，以及通过将所述从节能热交换器中所获得的冷却的贫重烃天然气流引入到液化器的中间位置和从液化器的冷端取出来液化该冷却的贫重烃天然气流。
现在参考图2(a)，显示了一个实施方案，其中将富甲烷天然气进料流(100，201)引入到天然气液化器(90)的热端，在液化器的热段冷却，并从中间位置(即液化器的两个冷却阶段之间的位置，因此既不在液化器的热端也不在冷端)取出作为冷却的天然气流(202)。这个离开液化器(90)中间位置的冷却的天然气流(202)可以为部分冷凝的流(即可在液化器的热段冷却并部分冷凝)。或者，也可以将离开液化器(90)中间位置的天然气流(202)降压(例如使用J-T阀，没有显示)以进一步冷却和部分冷凝该天然气流(202)。
在图2(a)-(d)中，该液化器被描绘成为具有两个冷却阶段的单一单元。例如，在液化器是盘管(wound-coil)热交换器时，其可包括2个束，每个束代表一个冷却阶段。然而，液化器也可包括更多的冷却阶段，以及代替所有阶段包含在单一单元中该液化器可包括多于一个单元，串联排列，冷却阶段分布在所述单元之间。
随后将该冷却并且部分冷凝的天然气流(202)引入汽提塔(30)的顶端，其中像参考图1(a)的上述实施方案，将它分离成从汽提塔顶部取出的重烃耗尽的天然气蒸气(204)和从汽提塔底部去除的重烃富集的液体(203)。同样将洗提气体(209)在汽提塔的底部再次引入到汽提塔中，该汽提塔可再次包括一个或多个分离阶段，所述分离阶段将天然气进料流和洗提气体的进料位置分开。
随后将从汽提塔(30)顶部取出的重烃耗尽的天然气蒸气流(204)通过节能热交换器(10)以从中回收制冷。通常，该节能热交换器(10)将重烃耗尽的天然气蒸气流(204)温热至温度为(0-40℃)。
随后将来自节能热交换器(20)的温热的重烃耗尽的天然气蒸气流(205)送入温度摇摆吸附系统(40)，所述系统再次包括一个或多个对天然气流的重烃组分有选择性的吸附剂床，将重烃耗尽的天然气蒸气流(205)通过一个或多个所述床来进一步降低(降低到一个可接受的水平)所述流中重烃的浓度并提供期望的贫重烃天然气流(206)。再次，吸附系统(40)包含多个床时，这些床可串联和/或并联排列，以及可以将通过吸附剂吸附的重烃随后再次在吸附剂再生步骤中去除(图中未显示)。
随后将从吸附系统(40)出口所获得的贫重烃天然气流(206)通过节能热交换器(10)，在其中通过与重烃耗尽的天然气蒸气流(204)的间接热交换来冷却所述贫重烃天然气流(206)，从而从中回收制冷，如之前所述。随后将离开节能热交换器(30)的冷却的贫重烃天然气流(208)返回到天然气液化器(90)的中间位置，优选为与将冷却并部分冷凝的天然气流(202)取出的中间位置相同的中间位置，并将其在液化器的冷段(或更冷段)冷却和液化，以提供从液化器冷端取出的LNG流(110)。
现在参考图2(b)，在一个备选实施方案中，可以使用分相器(31)(代替图2(a)中所描述的实施方案中所使用的汽提塔)以将部分冷凝的天然气进料流(202)分离成从相分离容器顶部取出的重烃耗尽的天然气蒸气(204)和从容器底部取出的重烃富集的液体(203)。如上面关于图1(b)所描述的分相器的操作所述，该分相器(31)不包括任何分离阶段或使用洗提气体，因此在这个实施方案中不产生或使用洗提气体。相较于图2(a)中所描述的实施方案，图2(b)的实施方案具有更低资本成本的优点，但具有失去更多重烃富集的液体流(203)中的甲烷的缺点。
与图1(d)-(f)中所描述的第一组实施方案的各种实施方案相似，在第二组实施方案的那些使用了汽提塔(30)的实施方案中，可从多种来源获得用于汽提塔的洗提气体，同样可通过汽提塔回收吸附系统(40)的一个或多个床的再生期间所产生的一些气体。在图2(c)和(d)中进一步说明了这些变化。
因此，参照图2(c)，虽然优选供给汽提塔(30)的洗提气体(或其至少一部分)是在液化器(90)(同样如图2(a)中所描述)上游取自天然气进料流(100)的天然气流(209)，但是多种另外的和/或备选的来源都是可用的。例如，洗提气体可另外或备选地包括以下一种或多种：来自节能热交换器(10)的温热的重烃耗尽的天然气流(205)的一部分(219)；来自温度摇摆吸附器系统(40)(在此情况下，所述贫重烃天然气流(106)只有一部分(107)随后在节能热交换器(10)中冷却并送至液化器(90)用于液化)的贫重烃天然气流(206)的一部分(208)；或从LNG流(110)的处理或储存(例如在LNG储存设备(91)中)所得到的闪蒸气或蒸发气(111，112)。这种另外/备选的洗提气体来源在用作洗提气体之前一般需要压缩(例如在图2(c)中所描述的压缩器75或92中)。
参考图2(c)和(d)，吸附系统可包含例如一个、两个或更多个床(40A和40B)，以任何上述参考图1(d)-(f)的方式排列和运行，再生气体在所述床再生期间通过所述床，且在一个或多个床的再生期间产生的一些气体通过汽提塔回收。特别的，该再生气体可包括得自经历吸附步骤的床(40Ａ)的出口的贫重烃天然气(106)的一部分(120)或闪蒸气或蒸发气的流(111)。随后可将离开再生的一个或多个床(40B)的解吸气流(121)在冷却器(60)中冷却并部分冷凝，以及在分相器(70)中相分离成含有大多数重烃的液体冷凝物流(124)和天然气蒸气流(125)。
如图2(c)所示，随后可将回收的天然气蒸气流(125)在压缩机(50)中再次压缩并在另一个冷却器(80)中冷却，并随后通过在低于天然气进料流(102)的位置重新引入汽提塔(30)而再循环，从而提供再一个另外或备选的洗提气体来源。在压缩器(50)之后的冷却器为任选的并可以用于控制进入汽提塔的回收的天然气流(125)的温度。或者，如图2(d)所示，可将该回收的天然气蒸气流(125)通过再循环进入天然气进料流(100)而回收(例如在进料气增压压缩器(51)的上游)。在进料气增压压缩器(51)和节能热交换器(10)之间可存在多种设备(总的表示为单元55)，例如干燥器、冷却器等等。
图3(a)-(d)
在图3(a)-(d)中所描述的第三组实施方案中，吸附系统位于气-液分离系统的上游，使得该吸附系统处理天然气进料流(从中去除重烃)以生产重烃耗尽的天然气流，且该气-液分离系统处理至少一部分来自吸附系统的重烃耗尽的天然气流以生产期望的贫重烃天然气流。
更具体的，在第三组实施方案中，将该天然气进料流通过吸附系统的一个或多个床以从中吸附重烃，从而生产重烃耗尽的天然气流。将至少一部分重烃耗尽的天然气流冷却并随后引入气-液分离系统并分离成重烃进一步耗尽的天然气蒸气流(从而提供所期望的贫重烃天然气流)和重烃富集的液体流。优选地，将该重烃耗尽的天然气流或其一部分冷却以及将该贫重烃天然气流在天然气液化器中液化，将该重烃耗尽的天然气流或其一部分引入液化气的热端并从该液化器的中间位置取出，以及将贫重烃天然气流引入该液化器的中间位置并从该液化器的冷端取出。
第三组实施方案中的吸附系统的床必须大于第一和第二组实施方案中的吸附系统的床(图1(a)-(f)和图2(a)-(d)中所描述)，因为在第一和第二组实施方案中，该气-液分离系统塔去除天然气进料流中的大多数重烃。换言之，对于相同大小的吸附剂床，根据第一和第二组实施方案的方法和设备(图1(a)-(f)和图2(a)-(d)中所描述)能容许天然气进料中更高的重烃浓度并且当天然气来源改变或者重烃的浓度大范围波动时提供更好的操作灵活性。在第一和第二组实施方案中使用的更小的吸附床也意味着这些实施方案具有更低的关于再生气体使用的要求以及与进料气压缩相关的更低的能量成本。然而，在第三组实施方案中的实施方案(如图3(a)-(d)中所描述的)不需要节能热交换器用于从气-液分离塔获得的蒸气流回收制冷，从而就资本成本而言提供了节约。
参考图3(a)，在一个实施方案中，将富甲烷天然气进料流(100)引入吸附系统(40)，该系统再次含有对天然气流的重烃组分有选择性的一个或多个吸附剂床，将该天然气进料流(100)通过一个或多个所述床以从中吸附重烃，从而产生重烃耗尽的天然气流(301)。如上结合图1和2描述的实施方案所述，当吸附系统(40)包括多个床时，这些床可以串联和/或并联排列，以及可将由吸附剂吸附的重烃随后再次在吸附剂再生步骤中去除(图3(a)中未显示)。
随后将重烃耗尽的天然气流(301)的至少一部分(302)引入天然气液化器(90)的热端，并在液化器的热段冷却，且从液化器的中间位置取出作为冷却的重烃耗尽的天然气流(303)。离开液化器(90)的中间位置的这个冷却的流(303)可以是部分冷凝的流(即它可以在液化器热段经过冷却和部分冷凝)。或者，离开液化器(90)中间位置的冷却的流(303)也可降压(例如使用J-T阀，未显示)以进一步冷却和部分冷凝该流。再次，虽然该液化器在图3(a)-(d)中描述为具有两个冷却阶段的单一单元，但是该液化器同样可包括更多个冷却阶段，以及该液化器可包括多于一个单元，串联排列，冷却阶段分布在所述单元之间。
将冷却以及部分冷凝的重烃耗尽的天然气流(303)引入汽提塔(30)顶部，其中该天然气流被分离成从塔顶部取出的天然气蒸气流(305)和从塔底部去除的重烃富集的液体(304)，所述天然气蒸气流(305)进一步耗尽重烃(该流为期望的贫重烃天然气流)。在汽提塔的底部将洗提气体再次引入汽提塔，该汽提塔包括一个或多个分离阶段，所述阶段将天然气进料流和洗提气体的进料位置分开。该洗提气体可以是来自于任何各种不同的来源，但是，在图3(a)中所描述的实施方案中包括：从重烃耗尽的天然气流(301)中取得的重烃耗尽的天然气的一部分(306)，随后将所述流的其余部分在天然气液化器(90)中冷却和部分冷凝；和/或从天然气进料流(100)中获得的天然气流(307)，随后在吸附系统(40)中处理天然气进料流(100)。
随后使从汽提塔顶部获得的贫重烃天然气流(305)返回到天然气液化器的中间位置(优选和从中取出冷却并部分冷凝的重烃耗尽的天然气流(303)的中间位置相同的中间位置)，并在液化器的冷段(或更冷的阶段)冷却并液化以提供从液化器冷端取出的LNG流(110)。
和第一及第二组实施方案一致，在第三组实施方案中，可使用分相器替代汽提塔，这可以节省资本成本但是增加重烃富集的液体流(304)中甲烷的损失。
因此，现在参考图3(b)，在一个备选实施方案中，使用分相器(31)(替代图3(a)中所描述的实施方案所使用的汽提塔)将部分冷凝的重烃耗尽的天然气流(303)分离成从相分离容器顶部取出的重烃进一步耗尽的天然气蒸气流(305)(期望的贫重烃天然气流)，和从容器底部取出的重烃富集的液体(304)。如上关于图1(b)描述的分相器的操作所述，该分相器(31)不含有任何分离阶段或使用洗提气体，因此在这个实施方案中不产生或使用洗提气体。
与图1(d)-(f)中所描述的第一组实施方案的多个实施方案相似，在第三组实施方案的那些其中使用汽提塔(30)的实施方案中，再次可以通过汽提塔回收在吸附系统(40)的一个或多个床的再生期间产生的气体。
随后可将离开再生的一个或多个床(40B)的解吸气流(121)在冷却器(60)中冷却并部分冷凝，并在分相器(70)中相分离成含有大多数重烃的液体冷凝物流(124)和天然气蒸气流(125)。
因此，参考图3(c)和(d)，该吸附系统可包括例如一个、两个或更多个床(40A和40B)，如上面参考图1(d)-(f)所述的任何方式排列和运行，在所述床的再生期间将再生气体通过所述床，和通过汽提塔回收所述一个或多个床再生期间产生的一些气体。特别的，该再生气体可包括得自经历吸附步骤的床(40A)的出口的重烃耗尽的天然气流(301)的一部分(320)，或闪蒸气或蒸发气的流(111)。随后可将离开一个或多个进行再生的床(40B)的解吸气流(321)在冷却器(60)中冷却并部分冷凝，以及在分相器(70)中相分离成含有大多数重烃的液体冷凝物流(323)和天然气蒸气流(324)。
如图3(c)所示，随后可将回收的天然气蒸气流(324)在压缩器(50)中再压缩并在另一个冷却器(80)中冷却，随后通过在低于重烃耗尽的天然气流(303)的位置重新引入汽提塔(30)而再循环，从而提供洗提气体(326)的另一个另外或备选的来源。在压缩器(50)之后的冷却器是任选的并可以用于控制进入汽提塔的回收的天然气流(324)的温度。该压缩器(50)也是任选的，并且如果将该吸附系统在高于塔低压力的压力下再生，则可能不需要。在另一个变化中，同样可以省略分相器(70)，使得所有离开冷却器(60)的冷却的解吸气流(321)送往汽提塔。亦如图3(c)所说明的，汽提塔(30)可包括至少两个分离阶段，使得高于和低于回收的天然气流(324)进入汽提塔的进入点都有分离阶段，且进入汽提塔(30)的洗提气体也可通过使用位于塔底的再沸器(95)来提供，所述再沸器(95)将一部分得自汽提塔底部的重烃富集的液体流(304)再沸。
或者，如图3(d)所示，可将回收的天然气蒸气流(324)再循环到天然气进料流(100)中，例如在进料气增压压缩器(51)的上游。在进料气增压压缩器(51)和节能热交换器(10)之间可以存在多种设备(总的表示为单元55)，例如干燥器、冷却器等。同样如图3(d)所说明的，闪蒸气或蒸发气可再次另外或备选地亦可用作洗提气体(112)用于汽提塔(30)。
实施例
为了证明依照本发明结合使用TSA系统和气-液分离系统从天然气流中去除重烃的效果，将图1(a), 1(e), 2(a), 2(b), 2(c), 3(a), 3(b)和3(c)中所描述的从天然气流中去除重烃的实施方案的性能与现有技术方法(不依照本发明)的性能相比较，所述现有技术方法仅仅使用洗涤塔从天然气流中去除重烃。在使用传统方法(仅洗涤塔)的第一次运行中，用于洗涤塔的运行条件会导致洗涤塔干涸的风险(并致使重烃去除过程的失败)。因此，使用不同运行条件(即更冷的塔温度)执行使用传统方法(仅洗涤塔)的第二次运行，所述不同运行条件避免任何塔干涸的风险。所有运行的数据(即使用本发明前述实施方案的那些以及使用现有技术方法(仅洗涤塔)的那些两者)使用ASPENTM Plus软件(© Aspen Technology, Inc.)和内吸附模拟工具SIMPAC(一个详细的吸附过程模拟器，其考虑了多组分吸附等温线、多种传质模式、许多吸附剂层以及总过程流程图—关于这一模拟器的更多细节提供在Kumar等人，Chemical Engineering Science(化学工程科学)，第49卷，第18号，第3114-3125页)来生成。
下表1给出所使用的天然气进料流的起始组成(对于所有情况都相同)，下表2给出从每个实施方案(即从图1(a), 1(e), 2(a), 2(b), 2(c), 3(a), 3(b)和3(c)所描述的实施方案中的每个)以及从传统方法(仅洗涤塔)(两次运行)所获得的产物流的组成(即期望为贫重烃的天然气流，在表2中标记为“贫重烃流”)。在表2中，采用现有技术方法(仅洗涤塔)(其中存在洗涤塔干涸风险)的第一次运行被标明注解“塔盘可干涸”，采用现有技术方法(仅洗涤塔)(其中该风险被去除)的第二次运行被标明注解“无塔盘干涸”。
表2也列出：气-液分离系统运行条件(即洗涤塔/汽提塔/分相器容器温度和压力)；得自气-液分离系统的重烃富集的液体的流率，所述流率作为进料到所述系统的天然气流流率的百分数(在表中以“LPG，%进料”表示)；以及由每一次运行所产生的总LNG流率，表示为使用现有技术方法的第一次运行中所获得的总LNG产量流率的百分数(表中表示为“相对LPG产量”)。如本领域所公知的，参考表2中所提供的数据，当作为数字的一部分使用时，字母E代表指数—因此，例如，在表2中，数字9.9E-01指的是9.9x10-1，或0.99。
从表2的数据可以看到，根据本发明的实施方案可有效地从NG气流中去除重烃并提供提高的LNG产量(相较于现有技术方法(仅洗涤塔)所提供的产量)，尽管根据本发明的实施方案中的气-液分离系统在比现有技术方法(甚至是在洗涤塔在冒塔干涸风险的温度下运行的现有技术方法运行中)中的洗涤塔的温度和压力更高的温度或更高的压力(从而消耗更少能量)下运行。
图4中也显示了这些结果，其中相对LNG产量(即由每次运行所产生的总LNG流率，表示为使用现有技术方法所获得的最佳总LNG产量流率的分数)相对于LPG流量绘制为%进料流量(即得自气-液分离系统的重烃富集的液体的流率作为进料至所述系统的天然气流流率的百分数)。如再次显示的，相较于现有技术方法，甚至是在冒塔干涸风险的条件下运行的现有技术方法，根据本发明的实施方案提供改进的LNG生产速率，且这些益处相较于在防止任何塔干涸风险的运行条件(即作为%进料流量的足够高的LPG流量，通过在更低温度下运行洗涤塔而提供，以提高产出的重烃富集的液体的量)下运行的那些现有技术方法运行更为显著。
表 1 – 进料组成
组分 摩尔%
氮气 7.0E-01
甲烷 9.6E+01
乙烷 2.8E+00
丙烷 4.8E-01
异丁烷 5.0E-02
正丁烷 8.5E-02
异戊烷 2.0E-02
正戊烷 2.2E-02
环戊烷 3.0E-05
正己烷 3.2E-02
环己烷 5.0E-05
甲基-环己烷 4.0E-05
庚烷 2.9E-02
辛烷 3.3E-03
壬烷 1.1E-03
苯 1.9E-02
甲苯 3.4E-03
可以理解，本发明不限于以上关于优选实施方案所述的细节，而是可以作出许多修改和变化，而不脱离以下权利要求限定的本发明的精神或范围。

Claims (33)

1. 一种从天然气进料流去除重烃的方法，所述方法包括以下步骤：使用第一重烃去除系统和第二重烃去除系统来处理天然气进料流以生产贫重烃天然气流，其中所述第一和第二系统串联使用，使得该第一系统处理天然气进料流以生产重烃耗尽的天然气流且该第二系统处理至少一部分来自第一系统的重烃耗尽的天然气流以生产贫重烃天然气流，且其中所述系统之一是吸附系统，该吸附系统包括用于吸附从而从含有重烃的天然气中去除重烃的一个或多个吸附剂床，且所述系统的另一个是气-液分离系统，该气-液分离系统用于将含有重烃的天然气分离成重烃耗尽的天然气蒸气和重烃富集的液体。
2. 权利要求1的方法，其中所述气-液分离系统包括汽提塔或分相器。
3. 权利要求1的方法，其中所述方法进一步为生产液化天然气流的方法，且进一步包括液化至少一部分所述贫重烃天然气流以生产液化天然气流。
4. 权利要求1的方法，其中所述气-液分离系统是所述第一重烃去除系统，所述方法包括以下步骤：
将天然气进料流引入到气-液分离系统中并将天然气进料流分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流；和
将至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流通过吸附系统的一个或多个床以从中吸附重烃，从而生产贫重烃天然气流。
5. 权利要求4的方法，其中所述方法进一步包括在将天然气进料流引入气-液分离系统之前将所述天然气进料流冷却，以及在将重烃耗尽的天然气蒸气流或其一部分通过吸附系统的一个或多个床之前将所述重烃耗尽的天然气蒸气流温热。
6. 权利要求5的方法，其中在节能热交换器中通过天然气进料流与重烃耗尽的天然气蒸气流之间的间接热交换将天然气进料流冷却以及将重烃耗尽的天然气蒸气流温热。
7. 权利要求6的方法，其中在将天然气进料流引入气-液分离系统之前，通过天然气进料流的膨胀和/或通过与一个或多个其他流的直接或间接热交换将所述天然气进料流进一步冷却。
8. 权利要求6的方法，其中所述方法进一步包括液化至少一部分贫重烃天然气流。
9. 权利要求5的方法，其中所述方法进一步包括冷却至少一部分贫重烃天然气流以生产冷却的贫重烃天然气流，且其中在节能热交换器中通过重烃耗尽的天然气蒸气流与至少一部分贫重烃天然气流之间的间接热交换将重烃耗尽的天然气蒸气流温热并将至少一部分贫重烃天然气流冷却。
10. 权利要求9的方法，其中所述方法进一步包括液化所述冷却的贫重烃天然气流。
11. 权利要求10的方法，其中将所述天然气进料流冷却并将冷却的贫重烃天然气流在液化器中液化，将所述天然气进料流引入所述液化器的热端并从所述液化器的中间位置取出，和将所述冷却的贫重烃天然气流引入所述液化器的中间位置并从所述液化器的冷端取出。
12. 权利要求4的方法，其中所述气-液分离系统是汽提塔，所述方法进一步包括将洗提气体引入汽提塔，引入的位置低于将天然气进料流引入汽提塔的位置。
13. 权利要求6的方法，其中所述气液分离系统是汽提塔，所述方法进一步包括将洗提气体引入汽提塔，引入的位置低于将天然气进料流引入汽提塔的位置，且其中所述洗提气体包括一种或多种选自以下的气体：在将天然气进料流冷却并引入汽提塔之前从所述天然气进料流取得的天然气；在节能热交换器中温热的重烃耗尽的天然气流的一部分；贫重烃天然气流的一部分；由重烃富集的液体流的所有或一部分再沸而获得的气体；和从液化天然气获得的闪蒸气或蒸发气。
14. 权利要求9的方法，其中所述气液分离系统是汽提塔，所述方法进一步包括将洗提气体引入汽提塔，引入的位置低于将天然气进料流引入汽提塔的位置，且其中所述洗提气体包括一种或多种选自以下的气体：在将天然气进料流冷却并引入汽提塔之前从所述天然气进料流取得的天然气；未在节能热交换器中冷却的一部分贫重烃天然气流；在节能热交换器中温热的重烃耗尽的天然气流的一部分；由重烃富集的液体流的所有或一部分再沸而获得的气体；和从液化天然气获得的闪蒸气或蒸发气。
15. 权利要求4的方法，其中所述吸附系统是温度摇摆吸附系统，且该方法进一步包括使气体通过温度摇摆吸附系统的一个或多个床而使所述一个或多个床再生，所述气体选自贫重烃天然气流的一部分或从液化天然气获得的闪蒸气或蒸发气，再生期间所述一个或多个床的温度高于在从重烃耗尽的天然气蒸气流或其一部分吸附重烃期间所述一个或多个床的温度。
16. 权利要求15的方法，其中所述方法进一步包括将在所述一个或多个床的再生期间得自所述温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体冷却并分离成液相和气相，以及将该气相再循环到天然气进料流中，随后将其引入所述气-液分离系统。
17. 权利要求15的方法，其中所述气液分离系统是汽提塔，且该方法进一步包括将在所述一个或多个床的再生期间得自所述温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体冷却并分离成液相和气相，并将该气相作为洗提气体引入该汽提塔中，引入的位置低于将天然气进料流引入汽提塔的位置。
18. 权利要求1的方法，其中所述吸附系统是所述第一重烃去除系统，该方法包括以下步骤：
将天然气进料流通过所述吸附系统的一个或多个床以从中吸附重烃，从而生产重烃耗尽的天然气流；和
将所述重烃耗尽的天然气流的至少一部分引入气-液分离系统并将所述流或其一部分分离成重烃进一步耗尽的天然气蒸气流，从而提供贫重烃的天然气流，和重烃富集的液体流。
19. 权利要求18的方法，其中所述方法进一步包括将引入到气-液分离系统中的所述重烃耗尽的天然气流或其一部分冷却，随后将所述流或其一部分引入气-液分离系统。
20. 权利要求19的方法，其中所述方法进一步包括液化所述贫重烃天然气流。
21. 权利要求20的方法，其中在液化器中将重烃耗尽的天然气流或其一部分冷却并将贫重烃天然气流液化，将该重烃耗尽的天然气流或其一部分引入到液化器的热端并从该液化器的中间位置取出，以及将所述贫重烃天然气流引入该液化器的中间位置并从该液化器的冷端取出。
22. 权利要求18的方法，其中所述气液分离系统是汽提塔，该方法进一步包括将洗提气体引入该汽提塔，引入的位置低于将重烃耗尽的天然气流或其一部分引入该汽提塔的位置。
23. 权利要求22的方法，其中该洗提气体包括一种或多种选自以下的气体：在将天然气进料流通过吸附系统的一个或多个床之前从所述天然气进料流中取得的天然气；重烃耗尽的天然气流的一部分；由重烃富集的液体流的所有或一部分再沸获得的气体；以及得自液化天然气的闪蒸气或蒸发气。
24. 权利要求18的方法，其中所述吸附系统是温度摇摆吸附系统，且该方法进一步包括使气体通过温度摇摆吸附系统的一个或多个床而使所述一个或多个床再生，所述气体选自重烃耗尽的天然气流的一部分或从液化天然气获得的闪蒸气或蒸发气，再生期间所述一个或多个床的温度高于在从天然气进料流吸附重烃期间所述一个或多个床的温度。
25. 权利要求24的方法，其中该方法进一步包括将在所述一个或多个床的再生期间得自温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体冷却并分离成液相和气相，并将该气相再循环到所述天然气进料流中，随后将所述流通过该温度摇摆吸附系统的一个或多个床。
26. 权利要求24的方法，其中该气液分离系统是汽提塔，且该方法进一步包括将洗提气体引入该汽提塔，引入的位置低于将所述重烃耗尽的天然气流或其一部分引入汽提塔的位置，其中所述洗提气体包括：在所述一个或多个床的再生期间得自所述温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体；或通过将在所述一个或多个床的再生期间得自所述温度摇摆吸附系统的一个或多个床的气体冷却并分离成液相和气相所获得的气相。
27. 权利要求1的方法，其中所述天然气进料流贫总共具有3-5个碳原子的脂族烃，和/或贫总共具有2-5个碳原子的脂族烃。
28. 用于从天然气进料流去除重烃的设备，该设备包括第一重烃去除系统和第二重烃去除系统，所述设备用于处理天然气进料流以生产贫重烃天然气流，其中所述第一和第二系统以流体流动连通方式彼此连接并串联排列，使得在使用中该第一系统处理所述天然气进料流以生产重烃耗尽的天然气流且该第二系统处理至少一部分来自所述第一系统的重烃耗尽的天然气流以生产贫重烃天然气流，以及其中所述系统之一是吸附系统，该吸附系统包括用于吸附从而从含有重烃的天然气中去除重烃的一个或多个吸附剂床，且所述系统的另一个是气-液分离系统，该系统用于将含有重烃的天然气分离成重烃耗尽的天然气蒸气和重烃富集的液体。
29. 根据权利要求28的设备，其中该气-液分离系统包括汽提塔或分相器。
30. 根据权利要求28的设备，其中该设备进一步用于生产液化天然气流，且进一步包括与所述第二重烃去除系统以流体流动连通方式连接的液化器，该液化器用于接收和液化至少一部分所述贫重烃天然气流以生产液化天然气流。
31. 根据权利要求28的设备，其中气-液分离系统是该第一重烃去除系统，该设备包括：
气-液分离系统，该系统用于接收所述天然气进料流并将其分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流；
吸附系统，该吸附系统与气-液分离系统流体流动连通，用于接收至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流，并包括一个或多个吸附剂床，该吸附剂床用于从所述至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流中吸附重烃，从而生产贫重烃天然气流；和
节能热交换器，该节能热交换器用于通过天然气进料流与重烃耗尽的天然气蒸气流之间的间接热交换冷却所述天然气进料流，随后将所述流引入气-液分离系统，以及温热所述重烃耗尽的天然气蒸气流，随后将所述流或其一部分通过所述吸附系统的一个或多个床。
32. 根据权利要求28的设备，其中所述气-液分离系统是所述第一重烃去除系统，该设备包括：
气-液分离系统，该系统用于接收所述天然气进料流并将其分离成重烃耗尽的天然气蒸气流和重烃富集的液体流；
吸附系统，该系统与气-液分离系统流体流动连通，用于接收至少一部分所述重烃耗尽的天然气蒸气流，并包括一个或多个吸附剂床，所述一个或多个吸附剂床用于从所述至少一部分重烃耗尽的天然气蒸气流中吸附重烃，从而生产贫重烃天然气流；和
节能热交换器，该节能热交换器用于通过重烃耗尽的天然气蒸气流和至少一部分贫重烃天然气流之间的间接热交换温热所述重烃耗尽的天然气蒸气流，随后将所述流或其一部分通过所述吸附系统的一个或多个床，以及冷却所述至少一部分贫重烃天然气流。
33. 根据权利要求28的设备，其中所述吸附系统是所述第一重烃去除系统，该设备包括：
吸附系统，所述吸附系统用于接收天然气进料流，并包括一个或多个吸附剂床，所述一个或多个吸附剂床用于从所述天然气进料流中吸附重烃，从而生产重烃耗尽的天然气流；和
气-液分离系统，该气-液分离系统与所述吸附系统流体流动连通，用于接收至少一部分所述重烃耗尽的天然气流并将所述流或其一部分分离成重烃富集的液体流和重烃进一步耗尽的天然气蒸气流，后者提供贫重烃天然气流。
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